CC BY
115
УДК 661.21:665.65
М. А. Иголинская, Л. Р. Безушко, С. Ю. Литвинцева
ИССЛЕДОВАНИЕ СОДЕРЖАНИЯ СЕРЫ ДЛЯ ОЦЕНКИ ЭКОЛОГИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК ДИЗЕЛЬНОГО ТОПЛИВА, РЕАЛИЗУЕМОГО В КЕМЕРОВСКОЙ ОБЛАСТИ
В международной и Европейской практике уже несколько лет введены в действие соответствующие директивы по экологической безопасности, в частности по ограничению массовой доли серы в современных марках дизельных топлив класса ЕВРО. В настоящее время в России предъявляются все более высокие требования по экологическим параметрам к производству топлива для автомобильной техники. Подтверждением этому стало введение в действие с 1 января 2009 года Технического регламента «О требованиях к автомобильному и авиационному бензину, дизельному и судовому топливу, топливу для реактивных двигателей и топочному мазуту» [1 ]. В регламенте предусмотрено ограничение экологически вредных компонентов в топливах, таких как сера, бензол, ароматические и олефиновые углеводороды, полициклические ароматические углеводороды.
В связи с ростом продаж в России зарубежных
характеризует дизельное топливо летнего вида, с содержанием серы 0,2 % и температурой вспышки 62 градуса по Цельсию. По содержанию серы дизельные топлива подразделяются на I и II вид (табл.1).
В зависимости от условий применения установлены три марки дизельного топлива:
Л (летнее) — рекомендуемое для эксплуатации при температуре окружающего воздуха 0°С и выше;
3 (зимнее) — рекомендуемое для эксплуатации при температуре окружающего воздуха минус 20 °С и выше (температура застывания топлива не выше минус 35 °С) и минус 30 °С и выше (температура застывания топлива не выше минус 45 °С);
А (арктическое) — рекомендуемое для эксплуатации при температуре окружающего воздуха минус 50 °С и выше.
Российские климатические условия опреде-
Таблица 1. Требования к топливу по содержанию серы по ГОСТ 305-82 «Топлива дизельные. Технические условия» [2 ]
Наименование показателя Норма для топлива марки, % Метод измерения
Л З А
Массовая доля серы, не более, в топливе: вида I 0,2 0,2 0,2 ГОСТ 19121-73
вида II 0,5 0,5 0,4
автомобилей и развитием автосборочного производства ведущих зарубежных фирм возникает спрос на топливо европейского качества. Необходимость производства таких топлив требует реконструкции нефтеперерабатывающих заводов, приобретения высокотехнологичного оборудования. Экологические нормы неизменно связаны с видоизменением химического состава современных топлив.
Решение проблем, связанных с производством и применением дизельных топлив, было и остается актуальным. Дизельное топливо по объемам производства стоит на втором месте после мазута. Экспорт его достигает 50 % от общего объема производства.
В Кемеровской области через автозаправочные станции (АЗС) реализуется в настоящее время дизельное топливо, произведенное в соответствии с требованиями ГОСТ 305-82 «Топливо дизельное. Технические условия», действующий с 1982 года. Согласно этому стандарту в маркировку конкретной марки включается соответствующий период применения, содержание серы и температура вспышки. Например, марка ДТ-Л-0,2-62
ляют большую потребность в дизельных топливах зимних и арктических марок. Между тем доля летнего дизельного топлива составляет 88 %, зимнего - 11 % и арктического - 1 % от общего объема производства [3].
Для Сибирского региона очень важным является обеспечение низкозастывающими дизельными топливами из-за холодной климатической зоны. Получение дистиллятов из сернистой западносибирской нефти приводит к необходимости снижения содержания серы с применением процесса деструктивной гидроочистки. Внедрение этой технологии на ОАО «Ачинский НПЗ» позволило получить дизельное топливо с улучшенными экологическими свойствами, соответствующего требованиям европейского стандарта ЕН 590. В результате проведения реакций деструкции были получены низкосернистые продукты с содержанием серы: менее 350 мг/кг для тяжелой фракции (280-360 оС) и менее 100 мг/кг серы для легкой фракции (150-300оС) [4 ].
Современные требования к качеству дизельных топлив с улучшенными экологическими свойствами были учтены в гармонизированном
стандарте, принятом в 2005 году для дизельного топлива марки ЕВРО. Это ГОСТ Р 52368-2005 «Топливо дизельное ЕВРО. Технические условия» (ЕН 590). Стандартом установлены более жесткие требования по содержанию серы в дизельном топливе, соответствующие классу 3 в техническом регламенте. Однако до вступления в силу технического регламента нефтеперерабатывающими заводами практически не производилось дизельное топливо по этому стандарту. Связано это прежде всего с неготовностью производственных мощностей заводов по производству дизельных топлив с ограничением по содержанию серы до 350 мг/кг. Отдельные положения стандарта по содержанию серы приведены в табл.2. Таким образом, по сравнению с ГОСТ 305-82 содержание серы снижено с 2000 мг/кг до 350 мг/кг.
Таблица 2. Требования к топливу по содержанию
серы по ГОСТ Р 52368-2005 «Топливо дизельное ЕВРО. Технические условия» [5]
Технический регламент ввел обязательные требования для подтверждения соответствия качества и безопасности дизельных топлив. В течение 3 лет со дня вступления в действие технического регламента наряду с оборотом дизельного топлива, соответствующего требованиям, предусмотренным техническим регламентом, допускается выпуск в оборот дизельного топлива, используемого для сельскохозяйственной и внедорожной техники, с нормой 2000 мг/кг (0,2 % мас.).
Учитывая время, необходимое для переоборудования производственных фондов нефтеперерабатывающих предприятий, в техническом регламенте устанавливаются сроки перехода на выпуск дизельного топлива для автомобильной техники. Сроки составляют: для класса 2 (содержание серы не более 500 мг/кг) - до 31.12.2010 г., класса 3 (содержание серы не более 350 мг/кг) - до 31.12.2011 г., класса 4 (содержание серы не более 50 мг/кг) - до 31.12.2014 г, класса 5 (содержание серы не более 10 мг/кг) - срок не ограничен.
Объекты исследований представляют дизельные топлива, которые производятся отечественными нефтеперерабатывающими заводами по действующей нормативной и технической документации (ГОСТ, ТУ).
На базе аккредитованной испытательной лаборатории ФГУ «Кемеровский ЦСМ» были проведены исследования дизельных топлив, реализуемых в крупных сетях АЗС Кемеровской области, таких как «Сибнефть», «Баррель», «КМП-Ойл-Розница», «Перекресток Ойл», «Для Вас». Образцам дизельных топлив были присвоены иденти-
фикационные номера.
Исследования проводились по современной методике определения серы методом энергодисперсионной рентгенофлуоресцентной спектрометрии, на рентгенофлуоресцентном энергодисперсионном анализаторе серы «Спектроскан-8» модификации 8Ь (рис.1). предназначенном для определения массовой доли серы в нефти и нефтепродуктах в соответствии с ГОСТ Р 51947-2002.
Рис. 1. Рентгенофлуоресцентный энергодисперсионный анализатор
Анализатор значительно упрощает процедуру рутинного анализа нефти и нефтепродуктов на содержание серы. Действия оператора сведены к минимуму. Энергодисперсионный канал со спектральными фильтрами выделяет линию серы. С помощью встроенной клавиатуры в анализатор вводится номер образца.
Образец помещается в две кюветы, закрытые пленкой 3 мкм. Полученные параллельные пробы последовательно помещаются в анализатор и запускают измерения. Все последующие действия анализатор выполняет автоматически без участия оператора. Рассчитывается и выводится на дисплей содержание серы в образце (8) в заданных единицах измерения концентрации. Анализатор позволяет контролировать метрологические характеристики метода измерений: рассчитывается разница в определении первой и второй пробы в соответствии с ГОСТ Р ИСО 5725-2002; одновременно сравнивается с пределом повторяемости по ГОСТ Р 51947-2002, А8ТМ Б 4294-98. На встроенном принтере распечатываются данные об образце, значение и массовая доля серы в образце. Нижний предел обнаружения серы составляет 7 мг/кг. Аппаратурная погрешность составляет менее 0,5 % относительных.
Получены данные о содержании серы для различных марок дизельных топлив, которые реализуются на автозаправочных станциях г. Кемерово. Как правило, это дизельное топливо, произведенное заводами - изготовителями Омский НПЗ и Ачинский НПЗ. Были исследованы марки дизельного топлива как летнего, так и зимнего видов с обозначением ДТ-Л-0,2-62; ДТ-З-0,2 минус 35 с ограничением по содержанию серы для I вида до
0,2% масс. Заводом предоставляется паспорт на каждую отпускаемую партию нефтепродукта. Од-
Содержание серы, мг/кг, не более, для топлива Нормируемое значение Метод измерения
вид I 350.0 ГОСТ Р
вид II 50.0 51947-2002
вид III 10.0
нако, во время транспортировки, хранения, перекачивания в емкости возможны некоторые изменения в составе топлива. Поэтому необходимо осуществлять проверки фактических значений физико-химических показателей перед отпуском потребителю. По результатам данных исследований, представленных в таблице 3, оценивалось фактическое содержание серы в образцах дизельного топлива от разных представителей крупных сетей АЗС.
Таблица 3 . Массовая доля серы в дизельных топливах, реализуемых на АЗС Кемеровской области
Массовая доля серы, %
Зимний вид ДТ Летний вид ДТ
1 0,16 0,16
2 0,15 0,16
3 0,10 0,18
4 0,12 0,15
5 0,17 0,18
Полученные результаты свидетельствуют о содержании серы в концентрации от 0,10 до 0,18 % мас. во всех исследованных образцах ДТ. Уровень содержания серы в летнем и зимнем видах
Таблица 4 . Массовая доля серы (% мас.) в дизельных топливах, произведенных заводами на территории Кемеровской области
Завод 1 2 3 4 5 6
№1 0,16 0,16 0,18 0,20 0,25 0,25
№2 - - - - - -
Завод 7 8 9 10 11 12
№1 0,28 0,26 0,20 0,11 0,20 0,22
№2 0,10 0,18 0,31 0,17 0,17 0,13
В этом документе нормируется содержание серы на уровне не более 0,05 % (500 мг/кг). За последние годы растущая потребность в недорогом и качественном топливе привела к образованию новых нефтеперерабатывающих производств на территории Кемеровской области, к их числу, например, относятся Черниговский НПЗ и НПЗ в поселке Итат. Необходимость в подтверждении соответствия установленным требованиям стандартов и проведение процедуры сертификации полученных топлив в обязательном порядке требует проведения измерений физико-химических показателей.
Дизельные топлива местные заводы произво-
Рис. 2. Графики изменения содержания серы в дизельных топливах, произведенных на заводе № 1
ДТ различается незначительно. Это свидетельствует о том, что крупные заводы - изготовители нефтепродуктов постепенно внедряют технологию снижения содержания серы до требуемых характеристик.
Так, на Ачинском НПЗ разработаны новые технические условия для дизельного топлива экологически чистого марки ДЗЭЧ-0,05-25 (ТУ
38.1011348-2003). Данное топливо рекомендовано к применению в автомобильной технике 1 и 2 экологического класса. Фактическое содержание серы составило 0.035 % (350 мг/кг).
дят по «старому» ГОСТ 305-82, в котором допускается содержание серы для I вида до 0,2 % мас. (2000 мг/кг). Проведены исследования содержания серы в образцах дизельных топлив, произведенных на нефтеперерабатывающих заводах Кемеровской области. Были проанализированы образцы, произведенные в период с января по декабрь 2008 г. на заводе № 1, и с июля по декабрь 2008 г. на заводе № 2. Результаты исследований дизельных топлив (в табл. 4) подтверждают соответствие по допустимым нормам для традиционного дизельного топлива.
Рис. 3. Графики изменения содержания серы в дизельных топливах, произведенных на заводе №2
Для производства получаемых дистиллятов, дизельного топлива и мазутов используются нефти западно-сибирского региона: томские, сургутские, ангарские. Содержание серы в исходной нефти колеблется до 0,5 % мас. Тип сырья (нефти) оказывает заметное влияние на конечный продукт, в частности на содержание серы в ДТ. Построены зависимости изменения содержания серы в дизельных топливах, произведенных на заводах №1 и №2 на территории Кемеровской области в течение 2008 г. (рис.2, 3).
Как видно из представленных зависимостей содержание серы в исследованных образцах дизельного топлива двух заводов колеблется в пределах от 0,1 до 0,3 % мас. (от 1000 до 3000 мг/кг). Для соблюдения требований технического регла-
мента и гармонизированного с международным стандартом для дизельного топлива ЕВРО, в которых содержание серы не должно превышать норму более 500 мг/кг для 2 класса, эти показатели не соответствуют требованиям сегодняшнего дня. Поэтому перед местными заводами - изготовителями возникает непростая задача по дооснащению и реконструкции имеющихся производственных мощностей, которая требует дополнительных капиталовложений.
С учетом требований современных стандартов для получения более экологичных видов топлива, необходимо вводить передовую технологию по снижению массовой доли серы в дизельном топливе.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Технический регламент «О требованиях к автомобильному и авиационному бензину, дизельному и судовому топливу, топливу для реактивных двигателей и топочному мазуту» - утв. Постновлением правительства РФ от 27.02.2008 № 118.
2. ГОСТ 305-82 «Топлива дизельные. Технические условия».
3. Митусова, Т.Н. Топлива дизельные, судовые, котельные / Т. Н. Митусова // Мир нефтепродуктов. Вестник нефтяных компаний. - 2008. - № 2. - С. 17-19.
4. Хавкин, В. А. О способах производства низкозастывающих дизельных топлив/ В. А. Хавкин, Л. А. Гуляева, Н. Я. Виноградова и др. // Мир нефтепродуктов. Вестник нефтяных компаний. - 2007. - № 6. -С.13-16.
5. ГОСТ Р 52368-2005 «Топливо дизельное ЕВРО. Технические условия».
□ Авторы статьи:
Иголинская Марина Александровна - канд. техн. наук, доц. каф.химии и технологии неорганических веществ КузГТУ тел. 3842-58-05-76
Безушко Людмила Романовна нач. сектора нефтепродуктов испытательной лаборатории ФГУ «Кемеровский ЦСМ» тел.3842-36-27-29
Литвинцева Светлана Юрьевна инженер испытательной лаборатории ФГУ «Кемеровский ЦСМ» тел.3842-36-50-76
104 М. А. Иголинская, Л. Р. Безушко, С. Ю. Литвинцева
